JP5455869B2 - 既設擁壁の補強構造及び既設擁壁の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設擁壁の補強構造及び既設擁壁の補強方法に関する。

既存の住宅地に使用されている既設擁壁には、建築基準法等の変遷によって、現在要求されている構造性能に適合しないものが多く存在している。不適格な既設擁壁は、地震発生時に崩壊、変形又はひび割れ等を引き起こす可能性がある。そして、既設擁壁の崩壊は隣接する住宅に大きな被害を与えてしまう。

そこで、既設擁壁を補強する技術が要求される。既設擁壁の補強技術ではないが、特許文献１では、地山斜面の崩落を防止する補強工法に関する技術が開示されている。

特許第３６３３３２６号公報

特許文献１に開示された地山補強工法は、地山内に向けて小口径杭と鉄筋などの補強材を打設し、小口径杭と補強材を吹付け枠や現場打ちコンクリート枠によって地山斜面の平面上で連結する。この地山補強工法は、既設擁壁ではなく地山を新規に補強することを目的としている。そのため、杭の打設後に、のり面掘削、補強材の打設、吹付け枠や現場打ちコンクリート枠の施工を行う。また、地山の補強として、杭だけでなく補強材によって補強が行われる。

一方、既に擁壁が設置されている場合、特許文献１の補強材を打設するためには、既設擁壁を撤去しなければならない。そのため、既設擁壁の補強として、特許文献１に開示された地山補強工法を適用することは、強度維持の問題やコスト及び時間の問題がある。

また、アンカー工法を用いて擁壁を補強する場合、擁壁の撤去が必要であるだけでなく、地盤にアンカーを打設すると、擁壁の所有者の土地ではない隣接する土地の地中にアンカーが配置されてしまうという問題がある。その結果、隣接する土地に建造物を建設する際、地中のアンカーを考慮して杭の打設を行う必要がある等、土地利用が制限されるという問題が生ずる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、既設擁壁部分以外の土地に対する影響を低減し、既設擁壁と共に地盤の剪断強度を増強することが可能な、新規かつ改良された既設擁壁の補強構造及び既設擁壁の補強方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋼管からなる杭本体と、杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた螺旋状羽根とを備え、杭本体の先端が地盤のすべり面より深く設置される第１の杭及び第２の杭と、地盤の上部において第１の杭の杭頭と第２の杭の杭頭を結合する結合部とを備え、第１の杭は、鉛直方向又は杭本体の先端が既設擁壁に向かう斜め方向に地盤内に設置され、第２の杭は、既設擁壁に沿って斜め方向に地盤内に設置される既設擁壁の補強構造が提供される。

上記結合部は、第１の杭の杭頭及び第２の杭の杭頭と、既設擁壁を結合してもよい。

上記第１の杭及び第２の杭は、地盤内において既設擁壁の面の同一法線上に設置されてもよい。

上記第１の杭及び第２の杭は、地盤内において地盤のすべり力に抵抗するように設置されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、鋼管からなる第１の杭本体と、第１の杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた第１の螺旋状羽根とを備える第１の杭を、第１の杭本体の先端が地盤のすべり面より深くなるように鉛直方向又は第１の杭本体の先端が既設擁壁に向かう斜め方向に地盤内に設置するステップと、鋼管からなる第２の杭本体と、第２の杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた第２の螺旋状羽根とを備える第２の杭を、第２の杭本体の先端が地盤のすべり面より深くなるように既設擁壁に沿って斜め方向に地盤内に設置するステップと、地盤の上部において第１の杭の杭頭と第２の杭の杭頭を結合部によって結合するステップとを備える既設擁壁の補強方法が提供される。

上記第１の杭の杭頭及び第２の杭の杭頭と、既設擁壁を結合部によって結合するステップとを更に備えてもよい。

以上説明したように本発明によれば、既設擁壁部分以外の土地に対する影響を低減し、既設擁壁と共に地盤の剪断強度を増強することができる。

本発明の一実施形態に係る擁壁補強構造１００を示す側面図である。 同実施形態に係る擁壁補強構造１００を模式的に示す説明図である。 同実施形態に係る擁壁補強構造１００，２００を示す側面図である。 同実施形態に係る擁壁補強構造１００，２００を示す上面図である。 同実施形態に係る擁壁補強構造１００の施工方法を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態に係る擁壁補強構造１００について説明する。
擁壁補強構造１００は、盛土斜面又は切土斜面の地盤１０に既に設置されている既設擁壁２０の近傍に設けられ、既設擁壁２０では不足している地盤１０の剪断強度を補強し、地すべりを防止する。また、擁壁補強構造１００は、既設擁壁２０用の土地以外の土地に対する影響を低減するように設けられるため、既設擁壁２０に隣接する土地の土地利用を制限することがない。

図１を参照して、本実施形態に係る擁壁補強構造１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る擁壁補強構造１００を示す側面図である。図１では、擁壁補強構造１００の杭１０２Ａ及び杭１０２Ｂが地盤１０内に設置された状態を示している。

擁壁補強構造１００は、例えば杭１０２Ａと、杭１０２Ｂと、結合部材１２０等からなる。

杭１０２Ａ，１０２Ｂは、例えば所定長さ、所定管径を有する中空の鋼管からなる杭本体と、杭本体の先端に設けられた螺旋状羽根１１０から形成される。杭１０２Ａ，１０２Ｂは、例えば回転圧入鋼管杭である。杭１０２Ａ，１０２Ｂは、１本の鋼管から構成されてもよいし、複数の鋼管を溶接などによって連結されて構成されてもよい。杭１０２Ａ，１０２Ｂは、地盤１０を打設前に開削することなく、地表から回転貫入されることによって地盤１０内に打設できる。

螺旋状羽根１１０は、鋼管の周面に１周又は複数回にわたって螺旋状に取り付けられる。螺旋状羽根１１０は例えばドーナツ円板状の鋼板、又はドーナツ円板状の一部からなる鋼板で形成され、螺旋状羽根１１０の鋼板は、杭本体から外側に所定の幅で張り出している。杭本体と螺旋状羽根１１０とは、例えば溶接によって接続される。なお、杭本体と螺旋状羽根１１０との接続は、嵌合やねじ結合による場合もある。

杭１０２Ａ，１０２Ｂが地盤１０内に貫入され、螺旋状羽根１１０が回転することによって、打設方向前方の土が螺旋状羽根１１０の後方に移動する。このとき、その土の受動土圧が螺旋状羽根１１０や杭本体の推進力になり、杭１０２Ａ，１０２Ｂを地中に貫入させることができる。杭１０２Ａ，１０２Ｂの先端に設けられた螺旋状羽根１１０が杭本体を牽引するシステムであるため、杭１０２Ａ，１０２Ｂの回転圧入工法は直進性が高いという特徴を有する。また、杭１０２Ａ，１０２Ｂの回転貫入よって、地盤１０は杭本体の外周に圧密されるので、排出土が発生しない。

杭１０２Ａ，１０２Ｂは、先端がすべり面１２より深く設置される。杭１０２Ａ，１０２Ｂは、螺旋状羽根１１０による軸方向の抵抗力を有し、杭１０２Ａ，１０２Ｂの引き抜き方向に対して抵抗する。螺旋状羽根１１０がない杭を使用してもよいが、この場合、引き抜き力に弱いため、螺旋状羽根１１０を有する杭１０２Ａ，１０２Ｂより根入れ深さを深くする必要がある。一方、螺旋状羽根１１０を有する杭１０２Ａ，１０２Ｂの場合は、根入れ深さを浅くすることができる。

また、杭１０２Ａ，１０２Ｂは、地盤１０内において、杭本体による軸直角方向の抵抗力を有する。その結果、杭１０２Ａ，１０２Ｂは、地盤１０の地すべりを防止できる。

杭１０２Ａは、第１の杭の一例であり、地盤１０内に鉛直方向に設置される。なお、杭１０２Ａは杭本体の先端が既設擁壁２０に向かうように斜め方向に杭１０２Ｂとは異なる角度で設置されてもよい。杭１０２Ｂは、第２の杭の一例であり、盛土斜面又は切土斜面に設けられた既設擁壁２０の背面の地盤１０内に法肩１０Ａから法尻１０Ｂまで、既設擁壁２０に沿って斜め方向に設置される。

杭１０２Ａと杭１０２Ｂは、それぞれの杭頭が法肩１０Ａの地表付近で近接するように設置される。そして、結合部材１２０が杭１０２Ａの杭頭と杭１０２Ｂの杭頭を結合し、杭１０２Ａと杭１０２Ｂを一体化する。結合部材１２０は、結合部の一例であり、鉄筋コンクリート又は鋼材などである。例えば、結合部材１２０が鉄筋コンクリートの場合、地盤１０の強度が十分に高まった後、杭１０２Ａの杭頭と杭１０２Ｂの杭頭を包含するようにコンクリートが打設される。

以上、本実施形態の擁壁補強構造１００によれば、図２に示すように、杭１０２Ａ，１０２Ｂによって地盤１０内部で三角形の構造体が構成される。図２は、本実施形態に係る擁壁補強構造１００を模式的に示す説明図である。すなわち、杭１０２Ａ，１０２Ｂは、杭頭で結合部材１２０によって結合される。そして、すべり面１２より深い位置では地盤１０が安定している。したがって、杭１０２Ａ，１０２Ｂの先端がすべり面１２より深く設置され、螺旋状羽根１１０によって杭１０２Ａ，１０２Ｂが地盤１０に固定されると、杭１０２Ａ，１０２Ｂの先端が一つの部材を介して接続されているような状態になる。

杭１０２Ａ，１０２Ｂが組み合わされて三角形の構造体が構成されれば、擁壁補強構造１００はトラス構造のように、杭１０２Ａ，１０２Ｂに曲げの力がかからず、引張り又は圧縮の軸方向の力がかかるようになる。すなわち、擁壁補強構造１００にかかる水平力に対する鉛直方向に設置された杭１０２Ａの変位方向と、斜め方向に設置された杭１０２Ｂの変位方向は異なる。そのため、擁壁補強構造１００にかかる水平力は軸力に変換される。

杭本体は通常曲げ剛性より軸剛性が大きいため、本実施形態のように杭１０２Ａ，１０２Ｂを組み合わせることで大きな水平抵抗力が得られ、地盤１０の地すべりを防止できる。また、１本の杭で曲げの力によって地盤１０のすべりに抵抗する場合に比べて、擁壁補強構造１００は杭１０２Ａ，１０２Ｂの径を小さくすることができる。

そして、擁壁補強構造１００は、杭を単独で用いる場合よりも大きな剪断耐力を発揮して、既設擁壁２０の背面の地盤１０のすべりを抑制できる。

なお、結合部材１２０は、杭１０２Ａの杭頭及び杭１０２Ｂの杭頭と、既設擁壁２０を結合してもよい。これによって、擁壁補強構造１００は、既設擁壁２０を補強し、支保工（補強材）として機能する。

次に、本実施形態に係る擁壁補強構造１００の設置位置について説明する。
擁壁補強構造１００は、上述したように、杭１０２Ａが、地盤１０内に鉛直方向又は杭本体の先端が既設擁壁２０に向かうように斜め方向に設置され、杭１０２Ｂが、既設擁壁２０に沿って斜め方向に設置される。したがって、図１に示すように、既設擁壁２０に使用される土地Ａ１にのみ設置される。従来、アンカー工法を用いて既設擁壁２０を補強する場合、隣接する土地Ａ２に建造物３０を建設する際、地中のアンカーを考慮して杭の打設を行う必要があった。一方、本実施形態によれば、土地Ａ２の地盤内には杭やアンカーなどが埋設されないため、隣接する土地Ａ２の土地利用の制限を最小限に抑えることができる。

擁壁補強構造１００は、図３に示すように、所定間隔Ｌの幅を空けて既設擁壁２０の設置方向に沿って複数設置される。図３は、本実施形態に係る擁壁補強構造１００，２００を示す側面図であり、図１の矢印IIIの方向（既設擁壁２０の正面）から見た図である。図３では、杭１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃが地盤１０内に設置された状態を示している。

二つの擁壁補強構造１００の間隔Ｌは、例えば杭１０２Ａ，１０２Ｂの杭径の５〜１０倍である。間隔Ｌを適正に決定することで、擁壁補強構造１００が地盤１０に対して抵抗し、互いに隣接する擁壁補強構造１００間から地盤１０がすり抜けることを防止できる。

擁壁補強構造１００は、図４に示すように、杭１０２Ａと杭１０２Ｂが、地盤１０内において既設擁壁２０の面の同一法線上に設置されてもよい。これによって、擁壁補強構造１００は、地盤１０のすべりに対して効率良く抵抗できる。図４は、本実施形態に係る擁壁補強構造１００，２００を示す上面図であり、図１の矢印IVの方向（地盤１０の上面）から見た図である。図４では、杭１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃが地盤１０内に設置された状態を示している。

図３及び図４において、擁壁補強構造１００の変形例である擁壁補強構造２００を示した。擁壁補強構造２００は、擁壁補強構造１００の杭１０２Ａ，１０２Ｂに加えて杭１０２Ｃを設置したものである。

杭１０２Ｃは、図１の土地Ａ内に収まるように、地盤１０内に杭本体の先端が既設擁壁２０に向かうように斜め方向に設置される。例えば、地盤１０のすべり面を考慮して、杭１０２Ａと杭１０２Ｃによって構成される構造がすべり面に対して垂直であって、地盤１０のすべり力に効率良く抵抗するように設置される。

杭１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃそれぞれの杭頭は、結合部材２２０によって互いに結合される。図示しないが、擁壁補強構造は４本以上の杭を組み合わせて構成されてもよい。

次に、本実施形態に係る擁壁補強構造１００の施工方法について説明する。図５は、本実施形態に係る擁壁補強構造１００の施工方法を示すフローチャートである。

まず、杭１０２Ａ（第１の杭）が回転装置等によって盛土斜面又は切土斜面などの地盤１０内に鉛直方向に回転貫入される。杭１０２Ａは、先端がすべり面１２より深くなるまで打設される（ステップＳ１）。

次に、杭１０２Ｂ（第２の杭）が回転装置等によって既設擁壁２０に沿って地盤１０内に斜め方向に回転貫入される。杭１０２Ｂは、先端がすべり面１２より深くなるまで打設される（ステップＳ２）。回転装置は、地盤１０上に設置され、杭１０２Ａ，１０２Ｂを把持し、管軸を中心として回転させる装置である。

二つの杭１０２Ａ，１０２Ｂが打設された後は、地盤１０の地表近傍において、二つの杭１０２Ａ，１０２Ｂの杭頭が結合されるように、結合部材１２０を設置する。これによって、二つの杭１０２Ａ，１０２Ｂを組み合わせた組杭が構成される。このとき、結合部材１２０は、組杭と既設擁壁２０を結合するように設置されてもよい（ステップＳ３）。結合部材１２０は、例えば鉄筋コンクリートの施工、又は金属部材の溶接などによって設置される。

上記手順によって、図１〜図３に示すような擁壁補強構造１００が地盤１０内に設置される。そして、複数の擁壁補強構造１００を既設擁壁２０の設置方向に沿って配置していくことで、既設擁壁２０の補強が完了する

なお、本実施形態では、１本の杭１０２Ａ，１０２Ｂが打設される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば杭１０２Ａ，１０２Ｂは複数の鋼管を接続して構成されてもよく、このときは、鋼管同士の溶接などの連結作業をしながら、地盤１０内に杭１０２Ａ，１０２Ｂを貫入していく。

以上、本実施形態によれば、１本の杭に比べて水平抵抗力が向上した構造を有し、既設擁壁２０では不足している地盤１０の剪断強度を補強し、地すべりを防止する。また、従来のアンカー工法等と異なり、既設擁壁２０を撤去することなく、既設擁壁２０を維持したまま既設擁壁２０を補強できる。更に、既設擁壁２０に使用される土地以外の土地への影響を低減でき土地利用の制限を最小限に抑えることができる。また更に、回転圧入鋼管杭を用いるため、従来工法で使用されているグラウト材やセメントなどを使用せずに、杭先端を盛土斜面又は切土斜面の地盤内に固定でき、養生期間を経ずに地すべり抑止効果を発揮できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００，２００ 擁壁補強構造
１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ 杭
１１０ 螺旋状羽根
１２０，２２０ 結合部材
１０ 地盤
２０ 既設擁壁

Claims (6)

1. 鋼管からなる杭本体と、前記杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた螺旋状羽根とを備え、前記杭本体の先端が地盤のすべり面より深く設置される第１の杭及び第２の杭と、
   前記地盤の上部において前記第１の杭の杭頭と前記第２の杭の杭頭を結合する結合部と、
   を備え、
   前記第１の杭は、鉛直方向又は前記杭本体の先端が既設擁壁に向かう斜め方向に前記地盤内に設置され、
   前記第２の杭は、前記既設擁壁に沿って斜め方向に前記地盤内に設置される、既設擁壁の補強構造。
2. 前記結合部は、前記第１の杭の杭頭及び前記第２の杭の杭頭と、前記既設擁壁を結合する、請求項１に記載の既設擁壁の補強構造。
3. 前記第１の杭及び前記第２の杭は、前記地盤内において前記既設擁壁の面の同一法線上に設置される、請求項１又は２に記載の既設擁壁の補強構造。
4. 前記第１の杭及び前記第２の杭は、前記地盤内において前記地盤のすべり力に抵抗するように設置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の既設擁壁の補強構造。
5. 鋼管からなる第１の杭本体と、前記第１の杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた第１の螺旋状羽根とを備える第１の杭を、前記第１の杭本体の先端が地盤のすべり面より深くなるように鉛直方向又は前記第１の杭本体の先端が前記既設擁壁に向かう斜め方向に前記地盤内に設置するステップと、
   鋼管からなる第２の杭本体と、前記第２の杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた第２の螺旋状羽根とを備える第２の杭を、前記第２の杭本体の先端が前記地盤のすべり面より深くなるように既設擁壁に沿って斜め方向に地盤内に設置するステップと、
   前記地盤の上部において前記第１の杭の杭頭と前記第２の杭の杭頭を結合部によって結合するステップと、
   を備える、既設擁壁の補強方法。
6. 前記第１の杭の杭頭及び前記第２の杭の杭頭と、前記既設擁壁を前記結合部によって結合するステップとを更に備える、請求項５に記載の既設擁壁の補強方法。
   

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